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基于FLAC3D的兰州地铁穿越黄河段渗流场-力场耦合研究
| 论文题名： | 基于FLAC3D的兰州地铁穿越黄河段渗流场-力场耦合研究 |
| 关键词： | 地下铁路;盾构施工;摩尔-库伦破坏准则;数值模拟;流固耦合;隧道开挖 |
| 摘要： | 我国城镇化进程中，越来越多的人涌入城市，城市人口的增加，将会带来城市交通拥堵问题。城市交通拥堵问题的出现，严重阻碍了城市的持续发展。为了解决城市拥堵问题，缓解地面交通压力，人们由地面交通方式转入地下，大力修建城市地铁。在城市地铁修建过程中，将不可避免的出现地铁穿越河流和湖泊等问题。当地铁穿越河流和湖泊时，由于地下高水压以及无穷水源补给，给地铁施工穿越河流和湖泊时带来巨大的风险。尤其是当穿越卵石土地层时，由于其高渗透性以及土层的松散性，可能出现涌水、涌砂、隧道内渗漏水等问题。在富水卵石土层中进行隧道开挖时，进行渗流场-力场耦合计算变的尤为重要。本文以兰州地铁1号线为背景，选取迎门滩～马滩为研究区段，利用有限差分软件FLAC3D建立了三维模型，采用理论分析与数值模拟计算，分析研究了兰州地铁穿越黄河段的盾构施工对隧道周围岩土体扰动的影响，通过对比分析在不考虑渗流场的影响下掌子面顶进力对隧道周围岩土体扰动的影响;和在考虑渗流场时不同的隧道掘进速度对隧道周围岩土体扰动的影响。本文的主要研究工作包括: (1)回顾总结了国内外渗流场-力场耦合研究现状，论述了三种不同渗流场-力场耦合模型。 (2)介绍了渗流场-力场耦合基本理论中的比奥固结理论，推导求解出了针对渗流场-力场耦合的定解条件。 (3)介绍了FLAC3D非线性有限差分程序的特点，以及计算原理和计算流程。 (4)通过分析盾构施工过程和不同的开挖条件，建立了综合反映各种因素影响的盾构施工计算模型。 (5)以兰州地铁1号线下穿黄河段为例，考虑水土的渗流场-力场耦合相互作用，模拟计算了盾构通过该段地层产生的地表沉降与孔压变化的规律。 (6)采用上述计算模型和技术方法，进一步研究了不同施工条件和施工参数对隧道周围岩土体的变化规律。通过数值模拟计算结果分析，取得了一些新的认识和具有指导施工意义的研究成果。 |
| 作者： | 高遵明 |
| 专业： | 水利水电工程 |
| 导师： | 孙文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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